Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Crystallization of FeSiB Amorphous Ribbons Induced by Laser Interference Irradiation

Kusinski J., Czyż O., Radziszewska A., Morgiel J., Ostrowski R., Strzelec M., Czyż K., Rycyk A.

Archives of Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 18, iss. 2

27--30

EN

Detailed studies on the effects of pulsed laser interference heating on surface characteristics and subsurface microstructure of amorphous Fe80Si11B9 alloy are reported. Laser interference heating, with relatively low pulsed laser energy (90 and 120 mJ), but with a variable number (from 50-500) of consecutive laser pulses permitted to get energy accumulation in heated areas. Such treatment allowed to form two- Dimensional micro-islands of laser-affected material periodically distributed in amorphous matrix. The crystallization process of amorphous FeSiB ribbons was studied by means of scanning and transmission electron microscopy. Detailed microstructural examination showed that the use of laser beam, resulted in development of nanostructure in the heated areas of the amorphous ribbon. The generation of nanocrystalline seed islands created by pulsed laser interference was observed. This key result may evidently give new knowledge concerning the differences in microstructure formed during the conventional and lased induced crystallization the amorphous alloys. Further experiments are needed to clarify the effect of pulsed laser interference crystallization on magnetic properties of these alloys.

2

The use of biological indices for the assessment of the river quality (Ruda River, Poland)

Spyra A., Kubicka J., Strzelec M.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2017

|

Vol. 24, nr 2

285--298

EN

Recognition of the deteriorating conditions of rivers worldwide has called for increased efforts to improve the ecological quality of impacted river systems. This is particularly important in areas that have suffered from a significant impact of human pressure on the ecological status of water. Field studies were conducted in the Ruda River in an area that had undergone anthropogenic disturbances. The objectives of our survey were to test the biological metrics based on benthic macroinvertebrates at four study sites. Spring and autumn surveys of benthic invertebrates indicated that based on the BMWP and BMWP(PL) indices, water quality was higher in comparison with the value of Multimetric index at all of the sites that were studied. Our results revealed that the water quality was higher at the study sites that are located above the dam reservoir based on both the chemical and biological parameters. This study also indicated that both spring and autumn constitute appropriate periods for carrying out monitoring studies. The values of multimeric index indicated the same water quality (except for site 1) in both sampling periods. Anthropogenic transformations of a riverbed influence the flora and fauna and affect the ecological status of rivers.

3

Czynniki wpływające na jakość powierzchni barwnych farb ceramicznych utrwalanych techniką laserową na podłożu szklanym

Chmielewska D., Gebel R., Olszyna A., Synowiec B., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 5

18--22

PL

Praca prezentuje wyniki badań prowadzonych w ramach projektu pt. „Innowacyjna technologia barwnego, laserowego zdobienia szkła płaskiego środkami ceramicznymi”. Badania prowadzono z użyciem dwóch laserów o działaniu ciągłym: lasera światłowodowego SP-100 C o mocy do 100 W i długości fali 1070 nm oraz lasera światłowodowego GLPM o mocy do 10 W i długości fali 532 nm. Podłoże stanowiły tafle szklane szkła hartowanego. Materiałem do badań były farby ceramiczne na bazie topników ołowiowych i bezołowiowych. Wykazano wpływ parametrów pracy lasera (gęstość mocy, geometria układu) na jakość powierzchni barwnej poprzez wyznaczanie parametrów chropowatości Ra i Rz oraz zależność tych parametrów od składu chemicznego badanych farb. Badano wpływ rodzaju wypełnienia (kropkowe, krzyżowe, liniowe) na jakość powierzchni i intensywność barwy. W badaniach wykazano zależność grubości warstwy dekoracji od dawki promieniowania laserowego, jak również zależność parametru chropowatości Ra od konfiguracji naświetlania laserowego (oddziaływanie promieniowania bezpośrednio na warstwę barwną i przez szkło). Przykłady tak wykonanych dekoracji prezentują zamieszczone zdjęcia.

EN

This paper presents the results of a research conducted within the framework of the project titled “Innovative technology of colour, laser decoration of flat glass with ceramic agents”. The tests were performed with two permanent operating lasers: fibre laser SP-100 C with the capacity of 100 W and the wavelength of 1070 nm and the fibre laser GLPM with the capacity of 10 W and the wavelength of 532 nm. Hardened glass panes were used as a substrate. The materials tested in the study were ceramic colours based on lead and lead-free fluxes. The tests demonstrated that the laser parameters (power density, layout of the test setup) influence the quality of the coloured surface. The method applied for the test was determining the roughness parameters Ra and Rz and their dependence on the chemical composition of the tested colours. The influence of the filling type (dots, cross-form, linear) on the surface quality and colour intensity has been examined. The tests proved the dependence of the thickness of the decorative layer on the laser irradiation dose, as well the dependence of the Ra roughness parameter on the configuration of the laser exposition (irradiation on the coloured layer directly and through glass). The pictures enclosed are examples of decorations done with the use of the discussed methods.

4

The influence of surface topography elaborated by prism optics based laser interference modification on cell differentiation

Czyż K., Marczak J., Major R., Mzyk A., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Wachulak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 4

156--162

EN

The direct laser interference lithography, based on bi-prism, tetragonal pyramid and an axicon was used as a tool for periodical structuring of different bioscaffolds. The simple, source laser system with stable Nd:YAG laser resonator, amplifying system (energy up to 1 J) and prism-based interferometer optics gave possibility to create periodical, linear, dotted and even circular surface structures, with high degree of periods, width and depth control. The general idea consists of the imitation of the structure and function of tissues and adoption of these solutions for the material science. It is well known that the influence of the artificial material on the cellular processes related to the differentiation, proliferation and growth are dependent on the chemical composition and surface topography as well as mechanical properties of applied materials. The most recent studies focus on the cell interaction with flat scaffolds. However, cells are found covering a highly rough surface in the blood vessels. The work was related to reconstruction of the structure and function and topography of luminal side of the blood vessels. The most important aspect was to recreate cellular niches which plays specific function on the activation and differentiation of stem cells. The mechanical stresses generated at any certain site depend on the surface micropatterns of the material as well as the other signals that cell receives from chemical stimuli. This work is one of the first attempts to determine correlation of surface micro-topography with biochemical stimulation by adsorbed on the materials surface molecules and both factors potential influence on cellular response. The study was aimed at showing the mechanism of human endothelial progenitor cells adhesion, morphology and function control in response to surface patterning. It was found that micro-channels enhanced intercellular connections forming tight junctions and the appropriate progenitor cell differentiation.

PL

W bioinżynierii występuje wpływ składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych materiału podłoża na procesy komórkowe związane z różnicowaniem, proliferacją i wzrostem są zależne od składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych zastosowanych materiałów. Celem przedstawionych w artykule eksperymentów było zastosowanie bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej do kształtowania periodycznych struktur na powierzchni biozgodnych warstw amorficznego węgla (DLC — diamond like carbon). W pracach wykorzystano wcześniejsze wyniki eksperymentów zespołu autorów dotyczące topograficznej odpowiedzi proliferacji i wzrostu komórek mięśni gładkich i komórek śródbłonka na periodyczne wzory i formy kształtowania powierzchni DLC. Choć najnowsze publikowane badania koncentrują się raczej na oddziaływaniu komórek z płaskimi rusztowaniami/podłożami przygotowanymi do ich wzrostu, w mikroskali na powierzchni naturalnych naczyń krwionośnych występują duże nierówności. Uwzględniono to w przedstawionych wynikach badań podstawowych związanych z rekonstrukcją struktury, funkcjonowania i topografii wewnętrznej strony naczynia krwionośnego. Najważniejszym aspektem było odtworzenie nisz komórkowych odgrywających istotną rolę w aktywacji i różnicowaniu komórek macierzystych. Naprężenia mechaniczne powstające w tak określonych obszarach zależą od mikrowzoru powierzchni oraz od innych sygnałów, które komórki otrzymują w wyniku stymulacji chemicznej. Praca stanowi jedną z pierwszych prób określenia związków pomiędzy mikrotopografią powierzchni a biochemiczną stymulacją przez zaabsorbowane na powierzchni molekuły oraz potencjalnym wpływem obu tych czynników na odpowiedź komórkową. Opisane badania były ukierunkowane na wstępne ukazanie mechanizmu adhezji, morfologii i kontroli funkcjonowania ludzkich komórek progenitorowych śródbłonka w odpowiedzi na periodyczne ukształtowanie powierzchni podłoża.

5

Laserowa mikroobróbka materiałów

Sarzyński A., Radziejewska J., Marczak J., Strzelec M., Ostrowski R., Rycyk A., Czyż K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 11

42--47

PL

Obok wielu różnych zastosowań, promieniowanie laserowe jest stosowane również szeroko w przemyśle do powierzchniowej obróbki różnych materiałów z wykorzystaniem procesów ablacji laserowej. Tematyka ta jest bardzo szeroka. Zespół autorów prowadzi od wielu lat badania nad zastosowaniem powierzchniowej obróbki laserowej w tak różnych obszarach jak konserwacja zabytków (czyszczenie laserowe) czy bioinżynieria (kształtowanie powierzchni implantów). W niniejszym artykule przedstawiono pewien wycinek prac zespołu, związany z opracowaniem laserowej metody badań adhezji cienkich warstw i laserową obróbką materiałów do zastosowań w mikro-przepływach i separacji komórek krwi. W pierwszym przypadku, padające na powierzchnię intensywne promieniowanie laserowe wytwarza silną falę uderzeniową w badanych materiale, pozwalającą określić progowe wartości uszkodzenia warstw technologicznych. Badania uzupełnione są przez modelowanie teoretyczne towarzyszących zjawisk fizycznych. W drugim przypadku uwagę zwraca możliwość separacji krążących komórek nowotworowych na laserowo wykonanych mikrositach, zawierających setki tysięcy otworów o średnicach na poziomie 10 μm na obszarach o obwodzie kilkunastu mm. Wymiary mikrosit pozwalają na ich umieszczenie w układach mikro-przepływowych.

EN

Apart from many different applications, laser radiation is also widely applied in industry for surface treatment of various materials using the laser ablation processes. This subject is very wide. The team of authors is conducting for years research on the application of surface laser micromachining in such diverse areas like conservation of art works (laser cleaning) or bioengineering (shaping of implant’s surface). This paper presents a certain segment of our works, connected with the development of laser method of investigations of thin layers adhesion as well as laser machining of materials for microfluidics and separation of blood cells. The first case represents a laser generation of strong stress wave in the investigated materials, which allows the threshold values of technological layer’s damage. These analyses are supported by numerical modeling of accompanying physical phenomena. The second case directs our attention on the possibility of separation of circulating tumour cells using laser amnyfactured micro-sieves, containing hundreds of thousands of holes with diameters around 10 μm on the areas with dimensions of only dozens square milimeters. These dimensions allow placement of micro-sieves in typical micro-fluidic devices.

6

Bezpośrednia laserowa litografia interferencyjna w periodycznej obróbce biomateriałów

Czyż K., Strzelec M., Marczak J., Rycyk A., Sarzyński A., Major R., Patron Z., Jach K., Świerczyński R., Warchulak P., Garbacz H.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2016

|

Vol. 65, nr 4

31--53

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nowoczesnej technologii mikroobróbki laserowej biomateriałów opartej na wykorzystaniu interferencji impulsowych wiązek laserowych o dużej energii. Przeanalizowano wpływ polaryzacji promieniowania na formę wzorów w obrazie interferencyjnym. Eksperymentalnie wyznaczono wartości progów ablacji laserowej dla tytanu i warstw diamentopodobnych. W serii eksperymentów potwierdzono szczególne zalety metody bezpośredniej interferencyjnej litografii laserowej w periodycznej modyfikacji powierzchni dla uzyskania różnych jej topografii, włącznie ze strukturami hierarchicznymi, o różnym okresie i wymiarach wzorów. Opisano zastosowania tej technologii do kształtowania powierzchni materiałów wszczepialnych oraz rusztowań dla hodowli komórek i tkanek w bioinżynierii.

EN

The paper presents the results of research on modern laser micromachining technology based on utilization of the interference field of high energy, pulse laser beams. The influence of radiation polarization on a pattern shape in an interference image has been analyzed theoretically. Values of laser ablation threshold for titanium and diamond-like coatings were determined experimentally. The particular advantages of the direct laser interference lithography method have been shown in a series of tests devoted to the periodical surface topography modification, including creation of hierarchical structures with different periods and feature dimensions. Another trial of tests has confirmed also the application potential of this technique in shaping of implant surfaces as well as preparation of scaffolds for cells and tissues culturing in bioengineering.

7

Periodyczne strukturowanie powierzchni wybranych materiałów biozgodnych

Czyż R., Major R., Trembecka-Wójciga K., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Marczak J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 5

49-52

PL

W artykule przedstawiono eksperymentalnie wytworzone struktury periodyczne, w skali mikro i sub-mikro, na powierzchniach wybranych biozgodnych materiałów – stopów tytanu i amorficznego węgla (DLC). Strukturowanie powierzchni tych materiałów uzyskano wykorzystując metodę bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej, tworząc 1D i 2D wzory o okresie równym użytej długości fali i jej wielokrotności, w zależności od ilości wiązek lasera biorących udział w interferencji.

EN

The paper presents experimentally fabricated periodical structures, in a micro- and submicro scale, at surfaces of selected biocompatible materials – Titanium alloys and amorphous carbon (DLC). Surface structuring of these materials has been performed using direct laser interference lithography method. It resulted in the creation of 1 D and 2 D patterns with periods equal to the laser wavelength and its multiplies, in dependence on the number of interfering laser beams.

8

Utrwalanie warstw barwnych na podłożach szklanych za pomocą promieniowania laserowego

Sarzyński A., Chmielewska D., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Gebel R.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 266

127--144

PL

W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, realizowane są prace nad dekoracją wyrobów szklanych metodą platerowania laserowego. W tej metodzie na powierzchnię szkła nanoszony jest sproszkowany materiał barwny, który po przetopieniu przez promieniowanie laserowe, trwale wiąże się z podłożem. Komputerowe sterowanie przebiegiem procesu obróbki laserowej umożliwia wytwarzanie dowolnych wzorów zdobniczych na powierzchni wyrobu. W artykule opisano niektóre zjawiska fizyczne występujące w procesie obróbki i ich wpływ na spajanie materiału barwnego z podłożem. Opisano obecny stan realizacji pracy oraz przedsięwzięcia zmierzające do zmniejszenia chropowatości nanoszonych warstw. Zamieszczono przykłady wytworzonych wzorów.

EN

A work on application of a laser cladding method to decoration of ceramic products was undertaken in the Institute of Ceramics and Building Materials in cooperation with the Institute of Optoelectronic MUT. The method utilizes application of the powdered colour material on the product surface, and its following fusing and solidification using the laser beam. A modern technique allows the computer control of a laser treatment process as well as creation of free-form decoration templates on the product surface. The paper presents the description and influence of main process physical phenomena on the fusing of colourants with substrates. Examples of decorations are also shown.

9

Bezpośrednie laserowe wytwarzanie struktur periodycznych metodą litografii interferencyjnej

Czyż K., Rycyk A., Strzelec M., Sarzyński A., Marczak J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 266

99--113

PL

W pracy przedstawiono metodę bezpośredniej, laserowej litografii interferencyjnej do modyfikacji przypowierzchniowej warstwy materiałów. Zmiana topografii oraz mikrostruktury powierzchni prowadzi do wielu korzystnych zmian właściwości materiału, poczynając od zmian typowo mechanicznych, takich jak zmiana współczynnika tarcia, po zmiany właściwości optycznych, magnetycznych i innych. W artykule opisano dwukanałowy impulsowy układ laserowy na krysztale Nd:YAG z Q-modulacją, generujący impulsy o czasie trwania 8-10 ns oraz energii 1,5 J w każdym kanale. Laser służył do naświetlania struktur interferencyjnych na powierzchni różnych materiałów. Ramiona dwukanałowego układu laserowego stanowiły jednocześnie interferometr Macha-Zehndera. Zaprezentowano również wybrane struktury periodyczne jedno- oraz dwuwymiarowe, wytworzone w warunkach impulsowego naświetlania powierzchni metali, półprzewodników, polimerów oraz tzw. warstw diamentopodobnych. We wnioskach przedyskutowano potencjalne obszary zastosowania technologii bezpośredniej, laserowej litografii interferencyjnej.

EN

In this article a direct laser interference lithography method is described. This method is one of the best solutions for top surface of material modifications – changes of topography and microstructure. These changes lead to many beneficial modifications of material properties from mechanical ones like change of friction coefficient to change of optical or magnetic properties etc. In the article we introduce laser system based on Nd:YAG crystal with Q-modulation, generating pulses of 8-10 ns duration with maximal energy 1,5 J in each channel. The laser was used to produce interference structures on surfaces of photo-active materials. Two chanels of interferometer laser system make simultaneously Mach-Zehnder interferometer. We intruduce periodical structures (1D and 2D) created on surfa ces of polimers, metals, and DLC type surfaces. In the conclusion, possibile practical applications of manufactured structures are shown.

10

Aktywacja barwnego szkliwa ceramicznego za pomocą promieniowania laserowego

Szarzyński A., Chmielewska D., Marczak J., Strzelec M., Szamałek K., Gebel R.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 266

115--126

PL

W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, realizowany jest projekt dotyczący laserowego zdobienia szkła i ceramiki metodą aktywacji laserowej. Termin „aktywacja” w niniejszym artykule oznacza taki rodzaj obróbki powierzchniowej, w wyniku której kolorowe szkliwo trwale zmienia barwę wyłącznie wskutek naświetlania przez promieniowanie laserowe, a jednocześnie jego powierzchnia nie ulega uszkodzeniu, pozostaje gładka i błyszcząca. W pracy przedstawiono wyniki laserowej aktywacji szkliw produkowanych w ICiMB. Do naświetlania stosowano laser pikosekundowy, pracujący na długości fali 1064 nm. Uzyskano kilkanaście odcieni kontrastu oraz rozdzielczość rzędu 0,2 mm. Wykonano pomiary kolorymetryczne. Zamieszczono dokumentację fotograficzną uzyskanych efektów.

EN

The project on laser decorating of glass and ceramics by laser activation is realized at the Institute of Ceramics and Building Materials in collaboration with the Institute of Optoelectronics, MUT. The term “activation” in this paper means such a type of surface treatment which causes permanent colour change of enamel only as a result of laser irradiation, while its surface is not damaged, remains smooth and shiny. Some results of laser activation of glazes produced at IC&MB are show in this work. The samples were processed with the use of picosecond laser (repetition rate 1 kHz, mean power 0.2 W, wavelength 1064 nm). Several different shades of contrast and resolution of 0.2 mm were obtained. Some results of colorimetric measurements are presented. Selected photos of obtained results are included.

11

Laser interference patterning of diamond-like carbon layers for directed migration and growth of smooth muscle cell depositions

Marczak J., Kusinski J., Major R., Rycyk A., Sarzynski A, Strzelec M., Czyz K

Optica Applicata

|

2014

|

Vol. 44, nr 4

575--586

EN

Seeding of cells on functional, biocompatible scaffolds is a crucial step in achieving the desired engineered tissue. The authors show the constructional solutions of the Nd:YAG pulse laser system with the Q-switch modulation for direct and interferential shaping of the surface of biocompatible materials. The two-channel interference system is distinguished by high control, simplicity and repetitiveness regarding laser energy level and dimensions of the surface structures. The experiments were conducted on hard, biocompatible substrates of amorphous carbon (diamond-like carbon, DLC) and were preliminarily tested on smooth muscle cell depositions.

12

Zastosowanie laserowo indukowanych fal uderzeniowych do badania dynamicznych właściwości materiałów

Radziejewska J., Marczak J., Hoffman J., Sarzyński A., Strzelec M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

544--547

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki prac dotyczących nowej metody badania dynamicznej twardości materiałów i warstw z zastosowaniem laserowego źródła intensywnego promieniowania o nanosekundowym czasie trwania. Fale uderzeniowe wzbudzane w badanych materiałach przez promieniowanie laserowe powodują deformacje plastyczne zachodzące z dużą prędkością odkształceń. Opisano układ eksperymentalny. Zamieszczono wyniki pomiarów amplitudy wzbudzanych fal oraz głębokości odkształcenia powierzchni. Celem prowadzonych eksperymentów było uzyskanie odkształceń plastycznych bez nadtapiania i ablacji powierzchni badanych materiałów i warstw. W badaniach zastosowano przetworniki piezoelektryczne, rejestrujące przebiegi czasowe i amplitudy dynamicznych zmian ciśnienia w badanym materiale. Wykonano pomiary fal naprężeń wzbudzanych w płytkach stalowych i aluminiowych przez impuls laserowy dużej mocy. Uzyskano amplitudę maksymalną około 1600 barów we wnętrzu czujnika, czyli około 10 000 barów we wnętrzu badanych materiałów.

EN

The paper presents selected results of the work on the new test method of dynamic hardness of materials and layers using a laser source of intense radiation of nanosecond duration. The shock waves induced in the test materials by laser radiation cause plastic deformation occurring at high speed deformation. The experimental system is described. The results of measurements of the amplitude of the induced wave and the depth of surface deformation are presented. The aim of the experiments is to obtain plastic deformation without fusing and ablation of the surface of the tested materials and layers. Piezoelectric transducers were used during experiments for recording waveforms and amplitudes of dynamic pressure changes in the material. Measurements of the stress waves induced in the steel and aluminum plates by high-power laser pulse were made. The maximal amplitude of about 1600 bar in the interior of the sensor was obtained, which is about 10 000 bar in the interior of the tested materials.

13

Wykorzystanie bezpośredniej litografii interferencyjnej do nanoszenia struktur periodycznych na powierzchni różnych materiałów

Marczak J., Firak J., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Kusiński J., Major R., Zasada D.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 1

13--18

PL

W artykule zaprezentowano wyniki bezpośredniego nanoszenia struktur periodycznych 1D i 2D w skali mikro- i submikronowej uzyskane za pomocą impulsowego lasera dużej mocy. Przedstawiono dwukanałowy układ laserowy stanowiący ramiona interferometru Macha-Zehndera, umożliwiający szybkie i łatwe zmiany parametrów obrazu interferencyjnego, jak również gęstości energii w interferujących wiązkach laserowych, w którym wykorzystano generator laserowy na Nd:YAG z Q-modulacją i rezonatorem niestabilnym typu p-branch oraz wzmacniacze laserowe (rys. 6). Uzyskiwany obszar interferencji jest znacznie większy niż w przypadku systemów opisywanych w literaturze i praktycznie obejmuje średnicę wyjściową wiązek laserowych. Strukturowanie powierzchni przeprowadzano w dość szerokim zakresie gęstości mocy impulsów laserowych, co skutkowało na przykład nadtapianiem/polerowaniem powierzchni (rys. 12a), topnieniem warstwy wierzchniej i ablacją – usuwaniem warstwy wierzchniej (rys. 9-12).

EN

The paper presents results of the direct manufacturing of 1D and 2D periodical structures on micron- and submicron scales, which were obtained using a high power pulse laser. A two-channel laser system, constituting arms of a Mach-Zehnder interferometer, allowing fast and easy control of the interference image parameters as well as power (energy) density in the interfering laser beams is also described. The system utilized an Nd:YAG, Q-switched laser oscillator with a p-branch unstable resonator as well as two laser amplifiers (Fig. 6). The resulting interference area is much larger than in the case of the arrangements described in other publications, and practically involves the output diameter of the interfering beams. Surface structuring was performed in quite a wide range of laser pulse power densities, which resulted for instance in surface melting/polishing (Fig. 12a), or top layer melting and ablation – removal of the superficial layer (Fig. 9÷12).

14

Wybrane metody laserowego periodycznego strukturowania powierzchni

Marczak J., Czyż K., Kusiński J., Onyszczuk T., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

523--526

PL

W artykule przedstawiono eksperymentalnie wytworzone struktury periodyczne w skali mikro, na powierzchni folii amorficznej Fe88Si11B1 o grubości 80 µm. Uzyskiwana w ten sposób struktura nanokrystaliczna w osnowie amorficznej wykazuje doskonałe właściwości magnetyczne, to znaczy małą wartość pola koercji i dużą początkową podatność magnetyczną. Strukturowanie powierzchni stopu uzyskano w wyniku: (1) – bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej, tworząc liniowe wzory o okresie na poziomie kilku mikrometrów; (2) laserowo indukowanych periodycznych struktur powierzchniowych, zwanych potocznie ripples, o okresie bliskim 1 µm. W obu metodach wykorzystano laser Nd:YAG z Q-modulacją i impulsem laserowym o czasie trwania 8 ns oraz fluencji przewyższającej nieznacznie próg ablacji materiału tarczy i mniejszej lub bliskiej progu topnienia materiału tarczy.

EN

The paper presents periodical structures in micro scale, experimentally created on amorphous Fe88Si11B1 foli with thickness of 80 µm. Developed in such a way nanocrystalline structure in amorphous matrix exhibits perfect magnetic properties, namely low value of coercive field and high initial magnetic susceptibility. Surface structuring has been performed as a result of: (1) direct laser interference lithography, creating linear patterns with micrometer level periods, (2) laser induced periodical surface structures, called “ripples” with periods near 1 micrometer. Both methods utilized Q-switched Nd:YAG laser with pulse duration of 8 ns and fluence slightly higher than target ablation threshold and fluence below or near to amorphous target melting threshold.

15

Metody dekoracji wyrobów ceramicznych i szklanych za pomocą promieniowania laserowego

Chmielewska D., Olszyna A., Szamałek K., Gebel R., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

464--467

PL

Promieniowanie laserowe może nagrzewać materiały, przetapiać ich powierzchnię, powodować odparowanie warstwy powierzchniowej, inicjować różne reakcje chemiczne itp. Dzięki swym właściwościom promieniowanie laserowe jest stosowane m.in. do powierzchniowej obróbki materiałów, w tym wyrobów ze szkła i ceramiki użytkowej. W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, podjęto prace w dziedzinie laserowej dekoracji wyrobów szklanych i ceramicznych za pomocą promieniowania laserowego. Stosowana jest metoda spiekania mineralnych proszków barwnych napylonych na podłoża szklane lub ceramiczne oraz metoda aktywacji szkliw ceramicznych (tzn. bez udziału dodatków barwnych). W eksperymentach stosowano lasery impulsowe i ciągłego działania. Opisano niektóre zjawiska fizyczne wpływające na wyniki obróbki laserowej. Zamieszczono przykładowe fotografie uzyskanych efektów.

EN

Laser radiation can heat the material, melt its surface, cause evaporation of the surface layer, initiate various chemical reactions, etc. Thanks to its properties, the laser radiation is used, among others for surface treatment of materials, including glassware and pottery. At the Institute of Ceramics and Building Materials, in collaboration with the Institute of Optoelectronics, MUT, work has been undertaken in the field of laser decoration of glassware and ceramics by laser radiation. Laser method is used in sintering the colour mineral powder sprayed on glass or ceramic substrate as well as for glazes activation (i.e. without the colour additives). Experiments were performed using CW and pulsed lasers. Some physical phenomena affecting the results of laser treatment are described. Exemplary photos of obtained patterns are included.

16

Laserowe nanoszenie mineralnych warstw barwnych na podłoża ceramiczne

Sarzyński A., Chmielewska D., Gebel J., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Traczyk S.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 256

319-338

PL

W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, podjęto prace dotyczące dekoracji wyrobów ceramicznych metodą platerowania laserowego. W metodzie tej na powierzchnię wyrobu nanoszony jest sproszkowany materiał barwny, który po przetopieniu przez promieniowanie laserowe trwale wiąże się z podłożem. Współczesna technika umożliwia komputerowe sterowanie przebiegiem procesu obróbki laserowej i wytwarzanie dowolnych wzorów zdobniczych na powierzchni wyrobu. W artykule przedstawiono opis i wpływ zjawisk fizycznych występujących w procesie obróbki na spajanie materiału barwnego z podłożem. Zamieszczono przykłady zdobienia ceramiki.

EN

Laser applying of color mineral pigments on ceramic substrates Work on application of laser cladding method to decoration of ceramic products was undertaken in the Institute of Ceramics and Building Materials in cooperation with the Institute of Optoelectronic MUT. Method utilizes application of powdered colour material on the product surface, and its following fusing and solidification Rusing laser beam. Modern technique allows the computer control of a laser treatment process as well as creation of the free-form decoration templates on the product surface. Paper presents the description and influence of main process physical phenomena on the fusing of colourants with substrates. Examples of decorations are also shown.

17

Aktywacja pigmentów ceramicznych za pomocą promieniowania laserowego

Sarzyński A., Chmielewska D., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Szamałek K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 256

237-249

PL

Część pigmentów ceramicznych po naświetleniu promieniowaniem laserowym trwale zmienia barwę (aktywacja pigmentu). W pracy przedstawiono wyniki laserowej aktywacji pigmentów ceramicznych stosowanych w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych do barwienia wyrobów. Zamieszczono przykłady obróbki pigmentów za pomocą promieniowania laserowego o różnych charakterystykach. Stosowano lasery ciągłego działania oraz lasery impulsowe. Opisano przykłady niepożądanego grawerowania, kiedy promieniowanie laserowe usuwa cienką warstwę obrabianego materiału oraz przykłady aktywacji, kiedy materiał po naświetleniu przez promieniowanie trwale zmienia barwę, ale jednocześnie jego powierzchnia nie ulega uszkodzeniu, pozostaje gładka i błyszcząca.

EN

Some ceram pigments may permanently change colour after irradiation by laser radiation, what is referred to as activation in the presented work. Paper presents results of laser activation of ceram pigments that were developed at the Institute of Ceramics and Building Materials for colouring of ceramic products. CW and short-pulse lasers were used. Some examples of engraving at excessive and activation at moderate fluence are shown. The pure activation without any traces of engraving on smooth and glosy product surface can take place for optimized range of laser processing parameters, and a number of colourants.

18

Laserowa dekoracja wyrobów ceramicznych

Chmielewska D., Gebel R., Marczak J., Olszyna A., Sarzyński A., Strzelec M., Synowiec B.

Szkło i Ceramika

|

2011

|

R. 62, nr 2

13-16

PL

Artykuł przedstawia krótki przegląd badań nad stworzeniem podstaw pod wdrożenie optymalnego i uniwersalnego procesu dekoracji laserowej wyrobów ceramicznych przy wykorzystaniu nowych, krajowych środków barwnych. Przedstawiono kryteria doboru środków barwnych w laserowej dekoracji ceramiki oraz krótko omówiono wpływ zjawisk fizycznych towarzyszących oddziaływaniu promieniowania laserowego z materiałem. Analizom wybranych wyników eksperymentalnych towarzyszą opisy działań podjętych dla optymalizacji procesu, ilustrowane zdjęciami otrzymanych oznakowań i dekoracji.

EN

Paper presents short review of investigations on the creation of base for implementation of optima and universal laser decoration process of ceramic products using new, domestic colour materials. Criteria of selection of colour materials for laser decoration of ceramics have been presented together with a short analysis of the influence of physical phenomena accompanying laser-matter interaction. Analyses of selected experimental results are presented together with activities performed for optimization of the process and illustrated at photographs of resulting marks and decorations.

19

Migracja pierwiastków na przykładzie chromu w warstwach barwnych osadzanych na podłożu ceramicznym pod wpływem obróbki laserowej

Chmielewska D., Synowiec B., Olszyna A., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2011

|

R. 4, nr 7

9-21

PL

Artykuł podsumowuje wyniki eksperymentalne laserowego nagrzewania środków barwnych na podłożach ceramicznych. Jako podłoże wykorzystano wypalone płytki z białym szkliwem, a osadzane proszki stanowiły mieszaniny farb ceramicznych i innych środków barwnych. Różne wzory geometryczne napawano przy pomocy światłowodowego lasera iterbowego pracy ciągłej, z prędkością kontrolowaną przez układ skanerów galwanometrycznych. Rezultaty, zanalizowane przy pomocy mikroskopii optycznej, SEM EDS i profilometrii laserowej, wyjaśniły obserwowane wizualnie zmiany w barwie wzorów, spowodowane przez migrację cząsteczek pigmentów (charakterystycznych pierwiastków), oraz pozwoliły na opracowanie właściwego procesu laserowego.

EN

This paper summarizes the experimental results in the laser firing of colour agents on ceramic substrates. White glazed and fired ceramic plates were used as the substrate, while the deposited powders were mixtures containing ceramic colours and other colour agents. Various geometric patterns were deposited by a cw fiber laser with speed controlled by a set of galvanometric scanners. The results, analyzed by means of optical microscopy, SEM EDS and laser profilometry explained the visually observed changes in pattern colours caused by the migration of pigment particles (characteristic elements) and allowed development of proper laser process.

20

Analiza zjawisk zachodzących w procesie laserowego zdobienia wyrobów porcelanowych

Chmielewska D., Gebel R., Marczak J., Olszyna A., Sarzyński A., Strzelec M., Synowiec B.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 3

499-505

PL

Artykuł przedstawia analizę wpływu parametrów procesu dekoracji laserowej, a więc parametrów wiązki laserowej i sposobu jej skanowania, oraz rodzaju i składu środków barwnych na efekty końcowe, użytkowe otrzymywanych znaków. Szczególną uwagę poświęcono trwałości adhezji i powstającej mikrostrukturze powierzchniowej nakładanej warstwy. Podjęto próbę krótkiego opisu i wyjaśnienia tych zjawisk na bazie procesów towarzyszących krótkotrwałemu oddziaływaniu silnego, ciągłego promieniowania laserowego z materią. Analizom wyników eksperymentalnych towarzyszą zapisy działań podjętych dla optymalizacji procesu, związanych z doborem parametrów lasera i przesuwu wiązki, ilustrowane zdjęciami fragmentów otrzymanych oznakowań i dekoracji.

EN

The paper presents an analysis of the influence of laser decoration process parameters, namely the laser beam and its scanning parameters, as well as a kind and composition of colour materials on final utility parameters of resulting marks. Particular attention has been paid to the adhesion durability and surface microstructure of applied layers. Attempts were undertaken to describe and explain shortly phenomena on the basis of physical processes accompanying a short interaction of strong, continuous laser radiation with matter. Analyses of experimental results have been supplemented with diagrams of means directed to the process optimization, connected with selection of the laser and scanning parameters, and illustrated by photographs of the resulting marks and decorations.